综述：生物质衍生生物吸附剂：全球变暖压力下用于持久性污染物去除的功能性多孔碳材料

这篇综述系统探讨了气候变暖如何通过挥发和水文迁移加剧持久性有机污染物（POPs）的环境扩散，并提出生物质衍生多孔碳材料（bPCMs）作为可持续解决方案。文章详细分析了bPCMs在吸附农药、合成染料、氯化溶剂和全氟化合物等POPs时的性能优势（如可调孔隙率、高比表面积），同时指出再生稳定性、pH敏感性和规模化应用等挑战，为环境工程与材料科学交叉研究提供了重要参考。

　　

ABSTRACT

气候变化的间接效应正重塑污染物分布格局，持久性有机污染物（POPs）因全球变暖导致的挥发增强和水文循环改变而加速扩散。本综述聚焦农业杀虫剂（如DDT）、工业化学品（如PCBs）、全氟化合物（PFOA/PFOS）及合成染料等新兴POPs类别，揭示其通过生物碳泵干扰、冻土释放等途径加剧生态风险的机制。

Porous carbon materials

碳基材料从史前木炭到现代活性炭的演化史，展现了其结构多样性——石墨烯层堆叠形成的微孔-介孔分级结构，以及表面含氧/氮官能团赋予的化学吸附活性。生物质前体（如椰壳、秸秆）通过保留植物细胞壁的天然孔隙模板，比化石基碳材料更具孔径调控优势。

Synthesis and development methods

水热碳化（HTC）在300°C以上将生物质转化为碳微球的技术，与KOH活化法协同可创造>2000 m²/g的比表面积。微波辅助 pyrolysis 能定向生成富含吡啶-N的活性位点，对氯代烃的吸附容量提升40%。值得注意的是，木质素衍生碳的3D交联结构可抵抗高温变形，适用于反复再生场景。

Adsorption properties of bPCMs

• 农药捕获：甘蔗渣基碳的2-4 nm介孔对DDT的分配系数达10⁴ L/kg，归因于疏水作用和π-π堆积

• 染料脱色：壳聚糖改性碳通过静电吸附刚果红，pH=3时去除率>95%

• PFAS拦截：氮掺杂引发的电荷转移使PFOA吸附能降低28 kJ/mol

Future perspectives

当前瓶颈在于：1）实际废水中的有机物竞争吸附使选择性下降；2）微波再生次数超过5次后孔容衰减15%。前沿方向包括：构建仿生类酶活性中心（如Fe₃O₄@bPCMs）实现污染物催化降解、开发AI驱动的分子印迹碳材料设计平台。

Conclusion

将农业废弃物转化为"碳海绵"的策略，既闭环处理了生物质垃圾，又创造出对抗气候驱动型污染的新武器。未来需建立全球生物质碳数据库，以匹配不同POPs的吸附需求，推动该技术从实验室走向流域治理工程。